【《二甲醚的精馏塔的工艺尺寸设计计算案例》2500字】

二甲醚的精馏塔的工艺尺寸设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u661二甲醚的精馏塔的工艺尺寸设计计算案例 180801.1设计任务和技术指标 1132441.2原料气的组成比例 2150581.3塔板工艺尺寸计算 330561.3.1塔径的计算 445801.3.2溢流装置设计 6201711.3.3塔板布置及浮阀数目与排列 8152921.3.4浮阀塔板的流体力学验算 966951.3.5塔体结构和附属设备 1378381.3.6精馏塔B8计算结果汇总表 161.1设计任务和技术指标设计任务：年产30万吨DME，按全年360天开工，每天24小时连续生产300000÷360÷24=34.73t/h=34730kg/h=754kmol/hDME产品流量34730千克/小时DME产品纯度>99.50%设计内容：分离DME、CO2精馏塔的工艺尺寸计算1.2原料气的组成比例原料选取合成气主要原料CO、H2在25℃，4MPa下摩尔流量为1:1时进料，流量均为1200koml/h，经过AspenPlus流程模拟，最终得到目的产物DME为767.193kmol/h，年生产量34.15万吨，产品纯度为99.86%，符合生产要求。模拟结果如下：图5-1DME的质量流量和纯度图5-2B8精馏塔塔顶流量物料组成图5-3B10精馏塔塔釜物料组成从图5-2和图5-3中可以得到精馏塔馏出液的物料组成中，DME的质量分率分别为0.0030，1.46e-23，均小于0.4%，符合设计要求。1.3塔板工艺尺寸计算对分离塔工艺计算设计所需的基础数据见表5-1：表5-1B8精馏塔基础数据表B8数值进料温度，℃50.36设定压力，2精馏段的气相体积流率，0.4957精馏段的液相体积流率，0.0166精馏段的气相密度，50.35精馏段的液相密度，1068.62精馏段的表面张力，12.18精馏段塔板数20提馏段的气相体积流率，1.0580提馏段的液相体积流率，0.0709提馏段的气相密度，46.34提馏段的液相密度，843.98提馏段的表面张力，7.67提馏段塔板数19进料流量，62631.2塔底产品出料流量，33071.41.3.1塔径的计算（1）精馏段：，查史密斯关联图得；横坐标：=取板间距，板上液层高度，则：查得，取安全系数为0.6，则空塔气速为（2）提馏段：由式中由式计算，查史密斯关联图得；横坐标：板间距取，板上液层高度，则：查得，取安全系数为，则空塔气速为按标准塔径圆整：截塔面积1.3.2溢流装置设计，故此设计采用弓形降液管。精馏段：液体体积流量为，故降液管的溢流方式采用单溢流。提馏段：液体体积流量为，故降液管的溢流方式采用阶梯式双溢流。表5-2液体负荷与溢流类型表塔径液体流量（）U型流单溢流双溢流阶梯溢流100074514009702000119090~160300011110110~200200~300400011110110~230230~350500011110110~250250~400600011110110~250250~450以精馏段为例，采用平行受液盘、平行溢流堰，不设进口堰：（1）出口堰长，（2）出口堰高，其中=（E取1.05）（3）弓形降液管宽度和截面积，查图5-4知：图5-4弓形降液管参数图停留时间：降液管计算符合要求。（4）降液管底隙高度（取=0.12）1.3.3塔板布置及浮阀数目与排列（1）塔板的分块D=2.2m，查表5-3得：塔板为分块式，分块数为六。表5-3塔板分块参考表塔径/mm800~12001400~16001800~20002200~2400塔板分块数3456（2）塔板布置安定区：，无效区：（3）浮阀数目与排列在浮阀全开时，可取7~9，对重阀而言，可在9~12间取。动能因数：，取，取阀孔直径为标准孔径所以，每层塔板上的阀孔数：个采用正三角形排列，单溢流塔板的鼓泡区面积计算如下：（）浮阀采用等腰三角形叉排的方式，同一横排的孔心距取：估算排间距：，，得所以，最终阀数可定为327个，正三角形叉排。开孔率1.3.4浮阀塔板的流体力学验算1.3.4.1气体通过浮阀塔板的压强降精馏段的验算如下：（1）干板阻力阀全开前，（），有=5-1阀全开后，（），有=5-2令=，可推出=1.23m/s<=1.55m/s可认为阀全开将=1.55m/s代入，得：液柱（2）板上充气液层阻力本设备分离的是醚类，可取充气系数液柱（3）液体表面张力所造成的阻力忽略不计。=0.031+0.03=0.061m液柱即，=0.0611068.629.81=0.639本设计在2MPa下工作，对塔板压降无特殊要求。1.3.4.2液泛（淹塔）降液管内清液层高度：其中，不设进口堰液柱=0.45+0.0464=0.4964m计算的数据可防止淹塔。1.3.4.3雾沫夹带设计要求雾沫夹带量满足：泛点率有下面经验公式计算：泛点率=5-3或泛点率=5-4其中，=2.2-20.242=1.716m=3.80又因为，板距=0.45m，气相密度=50.35所以，由泛点负荷系数图读出，=0.116图5-5泛点负荷系数图由物性系数表知，物性系数K可取1.0。将以上数据分别代回（5-3）、（5-4）得:泛点率=或泛点率=由两个不同的泛点率计算公式得：泛点率均小于80%，满足。而提馏段，所有流体力学均符合设计要求，计算同精馏段。1.3.4.4塔板负荷性能图（1）雾沫夹带线以为限，求-关系如下：泛点率=所以，整理得：=1.4010.50（2）液泛线===0.1132=而又有：代入求解得：=54.42-3826.92-456.73（3）液相负荷上限线液体流量最大量应保证在降液管中停留时间不低于3~5s，则液体在降液管内停留时间为=（4）漏液线型重浮阀，=5，则（5）液相负荷下限=0.0045取E=1.05，则：如图所示：图5-6塔板负荷性能图由AspenPlus模拟出来的负荷性能图可直接得出以下数据：气相负荷上限：气相负荷下限：操作弹性：1.3.5塔体结构和附属设备1.3.1.1筒体由于精馏塔塔釜温度为74.6618℃，设定压力为2MPa，为保证精馏操作顺利进行，采用碳钢Q235卷制，100℃时许用应力：=113；焊缝系数：=0.8；腐蚀裕度：=2mm设计厚度查常用的刚板标准所对应的钢板厚度负偏差得：为除去负偏差以后的圆整值名义厚度有效厚度水压试验压力材料的屈服应力水压试验应力校核38.78=169.2因此水压强度满足要求。1.3.1.2封头厚度计算选用标准椭圆封头（a/b2）计算壁厚名义壁厚=24.47+2=26.47mm取=27mm1.3.1.3塔体结构（1）塔的底部空间高度：塔釜液空间高度计算：塔底液相停留时间：塔底液体流量：=0.0709釜液的高度为气相接管占据空间，底部空间高度取：（2）封头选用标准椭圆型封头（EHA），具体尺寸列如下表：表5-4封头系列尺寸表公称直径曲面高度直边高度内表面积容积2200550251.4191.489（3）塔高表5-5塔高计算所需各工段尺寸说明精馏段板间距0.45塔板数个20塔顶间距1.0提馏段0.80塔板数个19塔底空间2.0全塔总板数个40人孔数/个6人孔直径/500人孔伸出塔体长度/200人孔处板间距/900封头高度0.55裙座高度/3.1外螺栓座结构尺寸M424.5塔壁厚度21.1在塔顶间距和塔底空间内各安装一个人孔，且进料板为第21块板，在进料板上方安装一人孔，此外，精馏段再安装两个人孔，提馏段再安装一个人孔（具体详见附录），则筒体高度为：塔高：式中：--塔实际高度，m--精馏段实际塔板数--提馏段实际塔板数--塔顶空间高度，m--塔底空间高度，m--封头高度，m--裙座高度，m--设人孔处的板间距，m1.3.6精馏塔B8计算结果汇总表表5-6B8精馏塔设计结果项目数值及说明备注塔径2.20塔高31.5壁厚21.1精馏段塔板间距0.45提馏段塔板间距0.80精馏段塔板形式单溢流弓形降液管塔板分为六块提馏段塔板形式阶梯式双溢流弓形降液管塔板分为六块